Question

一個(gè)圓柱形玻璃管里面剛好裝了半管水銀，水銀質(zhì)量為m，玻璃管水平固定在豎直向下
的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示為玻璃管的截面圖。如有電流I通過(guò)水銀向紙內(nèi)方向流過(guò)，當(dāng)水銀面再次平衡時(shí)，測(cè)得水銀面上表面與豎直方向夾角為α，求此時(shí)水銀受到的安培力及玻璃管對(duì)水銀的支持力。

Answer 1

解析：當(dāng)水銀中通有電流I，再次平衡時(shí)，受到水平向左的安培力F；玻璃管對(duì)水銀的彈力F_N，其方向跟水銀面相垂直，以及重力mg三個(gè)力的作用。示意圖如右下圖：--------------- （3分） 所以： --------------- （3分） 思路點(diǎn)拔：此題關(guān)鍵是模型的建立，管里的半管水銀相當(dāng)于一根導(dǎo)體棒，當(dāng)里面通有電流時(shí)，要受到安培力作用，方向是水平向左的。因玻璃管底對(duì)水銀的支持力總是要和水銀面相垂直，則由平衡條件知，水銀面要傾斜。有的同學(xué)要問(wèn)水銀是液體，是靠什么力使它整體傾斜的呢，關(guān)于這一點(diǎn)可以用微元法解釋。取體積很小的一小段水銀，它也要受安培力作用，就可以轉(zhuǎn)動(dòng)，則整個(gè)水銀就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)成圖示的請(qǐng)況。